一種提高空分裝置氮?dú)猱a(chǎn)量的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于低溫法空氣分離制氧領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代低溫法空氣分離制氧技術(shù)(簡(jiǎn)稱空分技術(shù)或制氧技術(shù))所采用的空氣分離裝置(簡(jiǎn)稱空分裝置或制氧機(jī))，其常規(guī)設(shè)計(jì)分離產(chǎn)品氧氣和產(chǎn)品氮?dú)獾漠a(chǎn)量比例為1:1?1:1.1，空氣中其余的氮組分以污氮?dú)獾男问捷敵觯饕米骺辗至鞒讨蟹肿雍Y再生氣、水冷卻塔冷卻氣。按國標(biāo)氮?dú)饧兌葮?biāo)準(zhǔn)分為工業(yè)用氮?dú)?、純氮和高純氮三?jí)，它們的純度分別為99.5%,99.99%和99.999%，上述的產(chǎn)品氮?dú)庠诒绢I(lǐng)域內(nèi)通常指純度彡99.5%的氮?dú)猓鄣獨(dú)馔ǔＶ讣兌榷?6%的非純氮?dú)?。在本發(fā)明中產(chǎn)品氮?dú)庀鄬?duì)于污氮?dú)饪梢苑Q之為純氮?dú)饣虻獨(dú)?，污氮?dú)饪梢院?jiǎn)稱為污氮。
[0003]當(dāng)前，氮?dú)庾鳛闈崈簟⒏稍?、不活躍氣體，使用范圍越來越廣泛，在不增設(shè)新的空分裝置的前提下，現(xiàn)有空分技術(shù)中產(chǎn)品氧氮產(chǎn)量的固有設(shè)計(jì)比例已經(jīng)無法滿足不斷增長(zhǎng)地氮?dú)獾男枨罅?，如何?duì)現(xiàn)有空分裝置進(jìn)行技術(shù)調(diào)整改造，在機(jī)組性能允許范圍內(nèi)提高產(chǎn)品氮?dú)獾漠a(chǎn)量達(dá)到需求量，是現(xiàn)存的技術(shù)問題。
[0004]對(duì)空分裝置的投資是十分巨大的，僅僅為了獲得更多的氮?dú)猱a(chǎn)品而增加空分裝置無疑是一種浪費(fèi)，為此，通過對(duì)原有空分裝置進(jìn)行改進(jìn)，充分利用現(xiàn)有空分設(shè)備，只需要相對(duì)整體裝置很少的投資，就能提高原有機(jī)組工藝許可范圍內(nèi)的氮?dú)猱a(chǎn)量，解決對(duì)產(chǎn)品氮?dú)獾男枨髥栴}。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種提高空分裝置氮?dú)猱a(chǎn)量的方法，該方法能有效地提高空分裝置的產(chǎn)品氮?dú)猱a(chǎn)量，使氮?dú)猱a(chǎn)量比例超出空分裝置氧氮產(chǎn)品產(chǎn)量的原有設(shè)計(jì)比例，在工藝許可范圍內(nèi)滿足對(duì)產(chǎn)品氮?dú)獾男枨罅俊?br>[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明一種提高空分裝置氮?dú)猱a(chǎn)量的方法包括對(duì)空分裝置上塔內(nèi)的部分污氮?dú)膺M(jìn)一步提純?yōu)榧兊獨(dú)?，再將這部分增加的純氮?dú)馀c原產(chǎn)品氮?dú)夤餐敵?；根?jù)所述增加的純氮?dú)饬坑?jì)算出將一定量的污氮?dú)饩s成純氮?dú)馑枰木s填料或塔板數(shù)，再根據(jù)計(jì)算結(jié)果相應(yīng)增加空分裝置上塔內(nèi)的精餾填料或塔板數(shù)，通過對(duì)所述上塔內(nèi)的部分污氮?dú)膺M(jìn)一步精餾提純，將這部分污氮?dú)馓峒優(yōu)榧兊獨(dú)?，從而得到所述增加的純氮?dú)饬俊?br>[0007]在上述方案中，由于空氣中氧氮組份的含量是固定的，因此在空分裝置中增加純氮?dú)猱a(chǎn)量必然會(huì)減少污氮?dú)饬浚罁?jù)物料平衡與能量平衡原理，對(duì)所述的一定量的污氮?dú)馓峒優(yōu)榧兊獨(dú)膺M(jìn)行精餾計(jì)算，計(jì)算出將所述部分污氮?dú)馓峒優(yōu)榧兊獨(dú)庑枰黾拥木s填料或塔板數(shù)，再根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)所述空分裝置的上塔進(jìn)行改造，在原上塔基礎(chǔ)上增加上述的填料或塔板數(shù)，對(duì)上塔內(nèi)的所述部分污氮?dú)膺M(jìn)一步精餾、提高其純度，達(dá)到純氮?dú)獾臉?biāo)準(zhǔn)。
[0008]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步實(shí)施方案，本發(fā)明將所述空分裝置上塔的純氮?dú)夂臀鄣獨(dú)獬隹诳偣軆?nèi)的介質(zhì)互換，同時(shí)將主換熱器純氮?dú)夂臀鄣獨(dú)獬隹诠苈穬?nèi)的介質(zhì)互換，以及主換熱器內(nèi)純氮?dú)夂臀鄣獨(dú)馔ǖ纼?nèi)的介質(zhì)互換，原純氮?dú)夤苈坊蛲ǖ烙糜谖鄣獨(dú)?，原污氮?dú)夤苈坊蛲ǖ烙糜诩兊獨(dú)狻?br>[0009]在上述進(jìn)一步實(shí)施方案中，由于原有空分裝置常規(guī)設(shè)計(jì)氧氮比例為1:1或1:1.1，而空氣中氧氮組份比例約為1:4，即原有設(shè)計(jì)純氮?dú)馀c污氮?dú)獾谋壤s為1:3，從所述空分裝置上塔引出的純氮?dú)馀c污氮?dú)馔ㄈ胫鲹Q熱器的管道，以及純氮?dú)夂臀鄣獨(dú)馔ㄟ^主換熱器內(nèi)的通道并從主換熱器輸出的總管流量也是基于這個(gè)比例設(shè)計(jì)的；當(dāng)從所述空分裝置上塔引出進(jìn)入主換熱器的純氮?dú)饬吭黾拥扔诨虺^污氮?dú)饬繒r(shí)，為了充分利用原有空分裝置設(shè)施，將原有空分裝置上述純氮?dú)馀c污氮?dú)夤艿纼?nèi)的介質(zhì)進(jìn)行互換，即能解決純氮?dú)饬吭黾雍臀鄣獨(dú)饬繙p少后的通道流量問題。此外，因氮?dú)夂臀鄣獨(dú)獬隹诳偣軆?nèi)介質(zhì)互換，相應(yīng)地還需對(duì)整個(gè)空分裝置其它相關(guān)氮?dú)夂臀鄣苈愤M(jìn)行改造，因所述其它管路涉及的氮?dú)夂臀鄣肯鄬?duì)氮?dú)夂臀鄣偭枯^少，且涉及的工藝流程比較復(fù)雜，因此在本發(fā)明中僅對(duì)影響產(chǎn)品氮?dú)猱a(chǎn)量的主要工藝流程和改造進(jìn)行詳細(xì)闡述。
[0010]作為上述技術(shù)方案的更進(jìn)一步實(shí)施方案，本發(fā)明還需根據(jù)污氮?dú)饬颗c水冷卻塔內(nèi)冷卻水之間的溫差關(guān)系核算出所減少污氮?dú)饬繐p失的冷量，通過增加大溫差冷水機(jī)組來彌補(bǔ)這部分損失的冷量。
[0011]因?yàn)槲鄣獨(dú)馓峒優(yōu)榧兊獨(dú)夂髮p少污氮?dú)廨敵隽浚瑢?dǎo)致用于冷卻塔冷卻水的污氮?dú)饬繙p少，即用于冷卻水的冷量減少，從而導(dǎo)致空分裝置內(nèi)冷量失衡。為此，需要根據(jù)污氮?dú)饬颗c出水冷塔冷卻水的溫差關(guān)系核算出減少污氮?dú)饬繐p失的冷量，通過增加大溫差冷水機(jī)組彌補(bǔ)這部分冷量，確保整個(gè)空分裝置內(nèi)的冷量平衡。
[0012]作為上述更進(jìn)一步實(shí)施方案的備選方案，本發(fā)明還可以在產(chǎn)品氮?dú)飧辉；蚶鋬鰴C(jī)檢修的情況下，將冷凍機(jī)停機(jī)，停止新增產(chǎn)品氮?dú)鈱?duì)外輸送，旁通送入水冷塔作為冷源，保證空分裝置的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。
[0013]同時(shí)作為上述技術(shù)方案的更進(jìn)一步實(shí)施方案，本發(fā)明還需根據(jù)分子篩純化器再生冷吹階段污氮?dú)獬黾兓鞯臏囟茸兓?，增設(shè)一臺(tái)液氮噴射蒸發(fā)器對(duì)液氮進(jìn)行蒸發(fā)后與進(jìn)入純化器的污氮?dú)饣旌希蜻M(jìn)入純化器污氮量的減少而對(duì)純化器再生效果造成的影響，同時(shí)補(bǔ)充因污氮量減少損失的冷量，從而維持所述空分裝置內(nèi)的冷量平衡。
[0014]由于純化器的工作原理是利用分子篩吸附作用凈除加工空氣中的水分、二氧化碳、乙炔及其它碳?xì)浠衔?，污氮作為再生氣用來恢?fù)分子篩的吸附功能，當(dāng)污氮量減少時(shí)，會(huì)導(dǎo)致純化器再生不充分，吸附功能逐漸減弱，造成加工空氣中上述雜質(zhì)含量的升高，影響空分裝置的安全；同時(shí)污氮量的減少也導(dǎo)致進(jìn)入純化器冷量的減少，造成出純化器加工空氣溫度升高，影響空分裝置內(nèi)的冷量平衡。為此，在通向純化器的污氮管道上引入一條液氮管線，并增加一臺(tái)液氮噴射蒸發(fā)器對(duì)液氮進(jìn)行蒸發(fā)后與進(jìn)入分子篩的污氮?dú)饣旌?，用來補(bǔ)充污氮量并降低污氮?dú)獾臏囟?，不僅促進(jìn)分子篩再生功能的恢復(fù)，同時(shí)也降低了加工空氣的純化器出口溫度，使所述空分裝置內(nèi)冷量保持平衡。
[0015]同時(shí)作為上述更進(jìn)一步實(shí)施方案的備選方案，還可以在產(chǎn)品氮?dú)飧辉５那闆r下，將富裕的產(chǎn)品氮?dú)庖胪ㄏ蚍肿雍Y純化器的污氮?dú)夤艿乐校c污氮?dú)饣旌涎a(bǔ)充減少的污氮量及冷量，從而減少液氮的使用量。因生產(chǎn)需求，時(shí)常會(huì)對(duì)富裕的產(chǎn)品氮?dú)庾龇派⑻幚?，而液氮便于?chǔ)槽儲(chǔ)存，因此在產(chǎn)品氮?dú)膺^剩的情況下充分加以利用，減少液氮的使用量，同樣能達(dá)到上述效果。
[0016]針對(duì)本發(fā)明一種提高空分裝置氮?dú)猱a(chǎn)量的方法，產(chǎn)品氮?dú)獾漠a(chǎn)量可根據(jù)實(shí)際需求在產(chǎn)品氧氣和產(chǎn)品氮?dú)獗壤秊?:1到1:3范圍內(nèi)變動(dòng)。
[0017]本發(fā)明改變了所述空分裝置原設(shè)計(jì)產(chǎn)品氧氮1:1?1:1.1的比例，實(shí)際生產(chǎn)中可以按照用戶的需求，在1:1?1:3之間調(diào)節(jié)產(chǎn)品氧氣氮?dú)獗壤?，在氧氣需求滿足的情況下，增強(qiáng)了氮?dú)馄ヅ涞倪m宜性。需要說明的是，這里所述的產(chǎn)品氧氮比例是基于原空分裝置產(chǎn)品氧氮的設(shè)計(jì)值。
[0018]本發(fā)明通過將部分污氮?dú)馓峒優(yōu)榧兊獨(dú)膺_(dá)到有效地提高純氮?dú)猱a(chǎn)量的目的，同時(shí)仍保持空分裝置原有其它產(chǎn)品的產(chǎn)量和純度，及保證裝置的安全穩(wěn)定運(yùn)行，且實(shí)施成本較低，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
【附圖說明】
[0019]圖1是實(shí)施例空分裝置現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)品氮?dú)夂臀鄣に嚵鞒淌疽鈭D；
圖2是實(shí)施例空分裝置實(shí)施本發(fā)明技術(shù)方案后產(chǎn)品氮?dú)夂臀鄣に嚵鞒淌疽鈭D。
[0020]10、精餾塔上塔11、主換熱器12、水冷卻塔(簡(jiǎn)稱水冷塔)13、分子篩純化器(簡(jiǎn)稱純化器)14、放散塔15、水泵16、冷凝蒸發(fā)器(簡(jiǎn)稱主冷)17、液氮儲(chǔ)槽18、輔塔20、上塔氮?dú)獬隹诳偣?1、上塔污氮出口總管22、主換熱器污氮出口通水冷塔管路23、主換熱器污氮出口通純化器管路24、主冷液氮出口管路25、主換熱器氮?dú)獬隹诳偣?0、改造后上塔污氮出口總管31、改造后上塔氮?dú)獬隹诳偣?2、新增輔塔33、改造后主換熱器氮?dú)獬隹谥Ч?4、改造后污氮通純化器支管35、新增液氮噴射器輸入管路36、液氮噴射蒸發(fā)器37、冷凍機(jī)38、改造后主換熱器污氮出口總管39、改造后主換熱器氮?dú)獬隹诳偣?0、氮?dú)饪偣芘酝ü苈贰?br>【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明一種提高空分裝置氮?dú)猱a(chǎn)量的方法作以下說明。在本實(shí)施例中僅對(duì)涉及到本發(fā)明的工藝流程及設(shè)備作如下說明。
[0022]圖1是實(shí)施例空分裝置三萬制氧機(jī)現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)品氮?dú)夂臀鄣に嚵鞒淌疽鈭D。
[0023]本實(shí)施例三萬制氧機(jī)現(xiàn)有的常規(guī)設(shè)計(jì)方案為:產(chǎn)品氧氣、氮?dú)猱a(chǎn)量各為35000 m3/h，其中產(chǎn)品氮?dú)怆s質(zhì)含量小于lOppm，污氮?dú)饧兌榷?6%并小于純氮?dú)獾募兌?，產(chǎn)出的污氮?dú)饧s60000m3/h進(jìn)入水冷塔作為冷卻劑，40000m3/h進(jìn)分子篩純化器作為再生氣。本發(fā)明實(shí)施例三萬制氧機(jī)現(xiàn)有氮?dú)夂臀鄣に嚵鞒贪?經(jīng)過精餾塔上塔10和輔塔18精餾得到的純氮?dú)馔ㄟ^上塔氮?dú)獬隹诳偣?0從輔塔18頂部引出，并輸送到主換熱器11中與加工空氣進(jìn)行換熱，換熱后作為產(chǎn)品氮?dú)鈴闹鲹Q熱器氮?dú)獬隹诳偣?5輸出。污氮從上塔10上部側(cè)面引出通過上塔污氮出口總管21輸送到主換熱器11中與加工空氣進(jìn)行換熱，換熱后一部分污氮通過主換熱器污氮出口通水冷塔管路22輸送到水冷塔12用來冷卻水，另一部分污氮通過主換熱器污氮出口通純化器管路23輸送到分子篩純化器13作為分子篩再生氣使用；從冷凝蒸發(fā)器16上部引出部分液氮作為液氮產(chǎn)品，通過主冷液氮出口管路24輸送到液氮儲(chǔ)槽17中。此外，根據(jù)實(shí)際需求將多余的產(chǎn)品氮?dú)馔ㄟ^放散塔14放散到大氣中。
[0024]實(shí)際生產(chǎn)中隨著對(duì)產(chǎn)品氮?dú)庑枨罅康牟粩嘣龃?，三萬制氧機(jī)常規(guī)設(shè)計(jì)產(chǎn)品氮?dú)猱a(chǎn)量35000 m3/h已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足生產(chǎn)需求，在不增加新制氧機(jī)的前期下，本發(fā)明提供了一種提高空分裝置純氮?dú)猱a(chǎn)量的方法，用來解決上述問題。下面結(jié)合圖2闡述本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0025]圖2是實(shí)施例空分裝置三萬制氧機(jī)實(shí)施本發(fā)明技術(shù)方案后產(chǎn)品氮?dú)夂臀鄣獨(dú)夤に嚵鞒淌疽鈭D。
[0026]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種提高空分裝置純氮?dú)猱a(chǎn)量的方法，包括對(duì)三萬制氧機(jī)精餾塔上塔10內(nèi)的部分污氮?dú)膺M(jìn)一步提純?yōu)榧兊獨(dú)?，再將這部分增加的純氮?dú)馀c原產(chǎn)品純氮?dú)夤餐敵?；為解決上述技術(shù)問題，本